Question

【題目】鋁是重要的金屬材料，鋁土礦（主要成分A12O3另含少量的SiO2、Fe2O3等）是工業上制鋁的原料。實驗室模擬工業上以鋁土礦為原料制取銨明礬晶體[NH4Al（SO4）2·12H2O]的工藝流程如下圖所示：

請回答下列問題：

（1）為提高鋁土礦與鹽酸的反應速率，可采取的措施有______________________________（寫兩條）。

（2）固體a的主要成分為__________________（寫化學式）。

（3）II中燒堿過量的原因是________________________________________。

（4）寫出III中主要反應的離子方程式__________________________________________。

（5）制取銨明礬溶液的化學方程式為_________________________________________；由銨明礬溶液制取銨明礬晶體的實驗操作依次為（填操作名稱）______________________、____________、過濾、洗滌。

（6）設計實驗證明銨明礬溶液中含有NH4+_______________________________________。

Answer 1

【答案】 加熱、增加鹽酸濃度、將鋁土礦粉碎等 SiO2 使Al3+全部轉化為AlO2－ AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH） 3↓＋HCO3－ Al2O3＋4H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2＋3H2O或Al2（SO4）3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2 蒸發濃縮 冷卻結晶 取少許銨明礬溶液于一支潔凈的試管中，再加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，如果產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明銨明礬溶液中含有NH4+

【解析】鋁土礦中Al2O3和Fe2O3能溶于鹽酸，SiO2不溶于鹽酸，所以固體a為SiO2，加入過量的氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉和氫氧化鐵沉淀，即b是氫氧化鐵。通入足量CO2生成Al（OH）3沉淀，濾液c是碳酸氫鈉；氫氧化鋁分解生成氧化鋁，即V是氧化鋁，與稀硫酸反應生成硫酸鋁，通入氨氣生成銨明礬溶液，從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等。則

（1）根據外界條件對反應速率的影響可知為提高鋁土礦與鹽酸的反應速率，可采取的措施有加熱、增加鹽酸濃度、將鋁土礦粉碎等。（2）根據以上分析可知固體a的主要成分為SiO2。（3）根據以上分析可知II中燒堿過量的原因是使Al3+全部轉化為AlO2－。（4）根據以上分析可知III中主要反應的離子方程式為AlO2－＋CO2＋2H2O＝Al（OH）3↓＋HCO3－。（5）根據原子守恒可知制取銨明礬溶液的化學方程式為Al2（SO4）3＋H2SO4＋2NH3＝2NH4Al（SO4）2；根據以上分析可知由銨明礬溶液制取銨明礬晶體的實驗操作依次為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌。（6）銨根能與強堿反應產生堿性氣體氨氣，因此檢驗銨明礬溶液中含有NH4+的實驗操作為取少許銨明礬溶液于一支潔凈的試管中，再加入濃氫氧化鈉溶液并加熱，如果產生能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明銨明礬溶液中含有NH4+。